考慮電網(wǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)的融冰序列決策

周曉雨，李華強(qiáng)，劉沛清，呂歆瑤

（四川大學(xué) 電氣信息學(xué)院，四川 成都 610065）

0 引言

冰雪災(zāi)害對(duì)電網(wǎng)損害極大，大量輸電線路因?yàn)檫^(guò)度覆冰而發(fā)生故障［1］，嚴(yán)重危害電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，甚至造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。為減小冰災(zāi)危害，對(duì)覆冰線路采取融冰措施是最直接有效的重要手段之一［2］。然而，受到融冰裝置配置水平及電網(wǎng)安全運(yùn)行條件的限制，無(wú)法對(duì)所有覆冰線路同時(shí)展開(kāi)融冰工作。因此，當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)大范圍覆冰情況時(shí)，制定科學(xué)合理的融冰序列決策，對(duì)及時(shí)有效地開(kāi)展融冰工作、提高融冰效率、降低電網(wǎng)安全運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)有重要的意義。

目前針對(duì)電網(wǎng)冰災(zāi)的研究越來(lái)越受重視，主要集中在覆冰機(jī)理、覆冰監(jiān)測(cè)、融冰技術(shù)、冰災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)及防御策略幾個(gè)方面。文獻(xiàn)［3-4］針對(duì)線路覆冰機(jī)理，提出基于冰災(zāi)氣象信息的覆冰預(yù)測(cè)模型；文獻(xiàn)［5-6］對(duì)覆冰監(jiān)測(cè)方法進(jìn)行研究，提出構(gòu)建覆冰監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)線路覆冰情況進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量及預(yù)警；文獻(xiàn)［7-9］對(duì)不同融冰技術(shù)在冰災(zāi)中的應(yīng)用進(jìn)行分析，提出融冰方法的實(shí)施方案及適用范圍；文獻(xiàn)［10-11］分析了影響冰災(zāi)中電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)的多方面因素，并建立評(píng)估模型；文獻(xiàn)［12］構(gòu)建關(guān)于電網(wǎng)冰災(zāi)的防御策略，提出保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定的融冰措施。以上研究為冰災(zāi)防御工作提供了較強(qiáng)的理論支撐，然而對(duì)冰災(zāi)天氣下，如何高效開(kāi)展融冰工作，如何制定覆冰線路的融冰優(yōu)先序列方案，目前的相關(guān)研究仍不完善，制定的一些預(yù)案和規(guī)范還很不系統(tǒng)。關(guān)于線路融冰序列的研究處于定性分析和框架設(shè)計(jì)階段，尚缺乏具體、全面和實(shí)用的融冰序列決策模型，這也是當(dāng)前亟需解決的問(wèn)題。

線路融冰序列策略是多因素決策問(wèn)題。在融冰過(guò)程中，由于系統(tǒng)受到外界氣象環(huán)境和自身運(yùn)行狀態(tài)的影響，僅考慮歷史冰情和線路覆冰程度是不全面的，還需要對(duì)電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行安全水平進(jìn)行捕捉和了解，掌握融冰期間電網(wǎng)受冰災(zāi)影響的衍變過(guò)程。將安全分析及覆冰增長(zhǎng)預(yù)測(cè)與融冰策略的制定相結(jié)合，最大限度保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，增強(qiáng)電網(wǎng)抵御冰災(zāi)的能力。

本文首先根據(jù)可靠度理論，綜合考慮冰風(fēng)荷載對(duì)線路故障的影響，建立了冰災(zāi)情況下線路故障概率模型；其次，基于風(fēng)險(xiǎn)理論，結(jié)合線路覆冰故障概率與綜合嚴(yán)重度評(píng)估指標(biāo)，構(gòu)建反映電網(wǎng)安全水平的覆冰風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)；然后，根據(jù)基于氣象信息的線路覆冰增長(zhǎng)模型，建立系統(tǒng)覆冰度指標(biāo)表征電網(wǎng)全局覆冰水平；進(jìn)而綜合考慮電網(wǎng)安全運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)與融冰過(guò)程中的系統(tǒng)覆冰惡化程度，綜合2個(gè)指標(biāo)提出了融冰決策指標(biāo)，并以此為依據(jù)制定具體的融冰序列策略。最后，以IEEE 30節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)為算例，通過(guò)本文方法確定大范圍冰災(zāi)下線路的融冰順序，對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析，證明所提方法的有效性和實(shí)用性。

1 冰災(zāi)天氣下線路故障概率模型

1.1 可靠度理論

可靠度理論是分析和衡量結(jié)構(gòu)安全性的有效方法［13］。根據(jù)可靠度理論，可計(jì)算線路結(jié)構(gòu)可靠性水平。在規(guī)定時(shí)間、規(guī)定條件下，元件能完成預(yù)定功能的概率為可靠度Pt；不能完成的概率為故障概率Pf。兩者存在互補(bǔ)關(guān)系：

線路狀態(tài)由作用荷載與線路強(qiáng)度共同決定，本文設(shè)線路強(qiáng)度為M，作用荷載為Q，則在結(jié)構(gòu)可靠度計(jì)算中，線路的極限狀態(tài)方程可表示為：

顯然，當(dāng)Z＞0，線路強(qiáng)度能夠承受作用荷載的影響，此時(shí)線路處于可靠狀態(tài)；反之，當(dāng)Z＜0，線路處于故障狀態(tài)。線路的可靠度為：

其中，P（·）為概率；f（x）為系統(tǒng)變量的概率分布函數(shù)。

1.2 覆冰線路故障概率模型

冰災(zāi)中覆冰和風(fēng)的綜合荷載是引起線路故障的主要原因［14］，冰荷載由覆冰厚度和冰密度決定，風(fēng)荷載主要受風(fēng)速和風(fēng)向的影響，其中風(fēng)向考慮垂直于導(dǎo)線的嚴(yán)重情況。假設(shè)冰風(fēng)荷載沿線路均勻分布，按工程近似處理，線路單位長(zhǎng)度承受的冰荷載Qi如式（4）所示［15］。

其中，ρi為冰的密度；H為導(dǎo)線覆冰厚度；g為重力加速度；D為導(dǎo)線直徑。

在水平方向上，垂直線路走向產(chǎn)生的風(fēng)荷載Qd為：

其中，ρk為空氣密度；Vd為水平方向上垂直線路的風(fēng)速。

垂直地面方向產(chǎn)生的風(fēng)荷載Qt為：

其中，Vt為垂直地面方向的風(fēng)速。

冰風(fēng)荷載是指線路承受的冰荷載和風(fēng)荷載的合成荷載，表示線路單位長(zhǎng)度的受力情況，通常以N/m為單位。在冰雪天氣條件下，線路單位長(zhǎng)度承受的冰風(fēng)荷載為：

線路強(qiáng)度是線路結(jié)構(gòu)承受外界荷載的能力，具有不確定性，將其作為隨機(jī)變量處理。根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，元件材料強(qiáng)度的分散特性大多服從正態(tài)分布［16］。線路強(qiáng)度的概率密度函數(shù)表達(dá)式為：

其中，σm為線路強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)差；為線路強(qiáng)度的期望，取線路設(shè)計(jì)荷載值。

根據(jù) IEC60826—2003 標(biāo)準(zhǔn)［17］，線路強(qiáng)度分布由變差系數(shù)Cv決定，定義為：

通常Cv取值范圍為0.05～0.2。

對(duì)于當(dāng)前冰風(fēng)荷載，線路強(qiáng)度分布大于冰風(fēng)荷載的區(qū)域，表示線路處于可靠狀態(tài)；冰風(fēng)荷載大于線路強(qiáng)度分布的區(qū)域，表示線路處于故障狀態(tài)，如圖1所示。

當(dāng)作用荷載為QL時(shí)，線路可靠度為：

圖1 線路狀態(tài)區(qū)域劃分Fig.1 Division of line status areas

則線路故障概率Pf為：

2 覆冰風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)模型

2.1 綜合嚴(yán)重度評(píng)估指標(biāo)

本文從低電壓、支路過(guò)載和負(fù)荷損失三方面構(gòu)建綜合嚴(yán)重度評(píng)估指標(biāo)，衡量覆冰線路故障對(duì)系統(tǒng)造成的影響。

2.1.1 低電壓嚴(yán)重度指標(biāo)

低電壓嚴(yán)重度反映事故后系統(tǒng)母線電壓下降的嚴(yán)重程度，其函數(shù)如圖2所示。

圖2 低電壓嚴(yán)重度函數(shù)Fig.2 Severity function of bus under-voltage

對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)低電壓嚴(yán)重度表達(dá)式為：

其中，ui為節(jié)點(diǎn)i的電壓；UN為節(jié)點(diǎn)額定電壓；Ulim為節(jié)點(diǎn)低電壓極限，通常取為UN的90%。

由于不同節(jié)點(diǎn)和支路在系統(tǒng)中重要程度不同，本文引入反映電網(wǎng)元件拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)重要度的電氣介數(shù)指標(biāo)，作為權(quán)重因子，與運(yùn)行狀態(tài)嚴(yán)重度相結(jié)合［18］。將節(jié)點(diǎn)電氣介數(shù)作為權(quán)重，定義系統(tǒng)低電壓嚴(yán)重度指標(biāo)為：

其中，Be（i）為節(jié)點(diǎn)i的電氣介數(shù)；N為系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)數(shù)量。

2.1.2 支路過(guò)載嚴(yán)重度指標(biāo)

支路過(guò)載嚴(yán)重度反映事故后系統(tǒng)中輸電線路傳輸功率過(guò)載的嚴(yán)重程度，其函數(shù)如圖3所示。

圖3 支路過(guò)載嚴(yán)重度函數(shù)Fig.3 Severity function of branch overload

對(duì)應(yīng)的支路過(guò)載嚴(yán)重度表達(dá)式為：

其中，pl為支路l的有功功率；Plim為支路極限傳輸功率；Pw為支路功率風(fēng)險(xiǎn)閾值，通常取為Plim的90%。

與低電壓嚴(yán)重度類似，將支路電氣介數(shù)作為權(quán)重，定義系統(tǒng)支路過(guò)載嚴(yán)重度指標(biāo)為：

其中，Be（l）為支路l的電氣介數(shù)；Y為系統(tǒng)支路數(shù)量。

2.1.3 負(fù)荷損失嚴(yán)重度指標(biāo)

冰災(zāi)事故發(fā)生后往往導(dǎo)致負(fù)荷損失，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?duì)一些重要負(fù)荷用戶造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，關(guān)注失負(fù)荷風(fēng)險(xiǎn)是很重要的。負(fù)荷損失一般存在以下情況：負(fù)荷節(jié)點(diǎn)因?yàn)橹饭收闲纬晒铝⒐?jié)點(diǎn)導(dǎo)致的負(fù)荷損失；故障后由于節(jié)點(diǎn)電壓偏低，低壓減載裝置動(dòng)作造成的負(fù)荷損失。

由于負(fù)荷類型不同，為反映不同負(fù)荷損失對(duì)系統(tǒng)影響程度的差異，本文引入負(fù)荷經(jīng)濟(jì)因子作為權(quán)重，定義負(fù)荷損失比例為：

其中，wi為失負(fù)荷節(jié)點(diǎn)i的經(jīng)濟(jì)因子；Z為失負(fù)荷節(jié)點(diǎn)數(shù)；Li為失負(fù)荷節(jié)點(diǎn)i的負(fù)荷損失量；L0為事故前負(fù)荷總量。

負(fù)荷損失嚴(yán)重度函數(shù)如圖4所示。

圖4 負(fù)荷損失嚴(yán)重度函數(shù)Fig.4 Severity function of load loss

對(duì)應(yīng)的負(fù)荷損失嚴(yán)重度表達(dá)式為：

其中，K為負(fù)荷損失比例風(fēng)險(xiǎn)閾值，本文取30%［19］。

2.2 風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)

冰災(zāi)情況下影響電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的因素主要有2類：一是線路覆冰情況，直接影響線路能否可靠運(yùn)行；二是線路故障造成的嚴(yán)重程度，某些線路在電網(wǎng)中起著重要作用，一旦發(fā)生故障會(huì)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行安全造成較嚴(yán)重的危害。

風(fēng)險(xiǎn)表示為事故概率和后果的乘積，本文將覆冰情況引入故障概率模型，用綜合嚴(yán)重度指標(biāo)反映線路故障后果，將兩者結(jié)合得到線路覆冰故障下電力系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)，反映線路覆冰故障對(duì)系統(tǒng)安全風(fēng)險(xiǎn)的影響，衡量覆冰線路在冰災(zāi)中的危險(xiǎn)級(jí)別，其表達(dá)式為：

3 系統(tǒng)覆冰度指標(biāo)模型

線路在融冰期間，系統(tǒng)中其他運(yùn)行線路仍處于冰災(zāi)天氣下，覆冰持續(xù)增長(zhǎng)，有些線路甚至出現(xiàn)嚴(yán)重覆冰現(xiàn)象，導(dǎo)致系統(tǒng)整體覆冰程度惡化，安全水平降低，對(duì)電網(wǎng)危害很大。因此，選擇融冰線路時(shí)，不僅要考慮系統(tǒng)當(dāng)前運(yùn)行水平，還應(yīng)考慮融冰期間電網(wǎng)的覆冰發(fā)展情況。本文對(duì)線路覆冰增長(zhǎng)進(jìn)行預(yù)測(cè)，構(gòu)建系統(tǒng)覆冰度指標(biāo)衡量線路融冰結(jié)束時(shí)電網(wǎng)全局覆冰水平，反映不同線路融冰過(guò)程中系統(tǒng)的覆冰惡化程度。

3.1 線路覆冰增長(zhǎng)模型

文獻(xiàn)［3］考慮風(fēng)速和降雨對(duì)覆冰的影響，計(jì)算導(dǎo)線捕獲水滴凍結(jié)成冰的總量，得到單位小時(shí)覆冰厚度增長(zhǎng)量ΔH為：

其中，W=0.067Hg0.846為空氣液態(tài)水含量；ρw為水的密度；V為覆冰時(shí)的風(fēng)速；Hg為降水量。

該模型假設(shè)覆冰密度為固定值，但不同覆冰性質(zhì)下的冰密度差異較大［20］。覆冰性質(zhì)受溫度影響，溫度較高時(shí)雨凇成分所占比重大，冰密度更大，溫度較低時(shí)則反之。因此，為提高預(yù)測(cè)精度，考慮冰密度隨溫度的變化，冰密度ρi表達(dá)式為：

其中，dδ為云霧液滴中值體積直徑；vσ為云霧液滴撞擊速度；C為空氣溫度。

計(jì)及t時(shí)刻線路覆冰厚度Ht，預(yù)測(cè)Δt小時(shí)后線路覆冰厚度為：

其中，H（t＋Δt）為預(yù)測(cè)的 t＋Δt時(shí)刻線路覆冰厚度。

3.2 系統(tǒng)覆冰度指標(biāo)

覆冰率可定量描述線路的覆冰情況，定義為線路覆冰厚度H與設(shè)計(jì)覆冰厚度Hn的比值，表達(dá)式如下：

為表征融冰期間線路覆冰增長(zhǎng)的嚴(yán)重程度，定義線路覆冰嚴(yán)重度函數(shù)如圖5所示。

對(duì)應(yīng)線路l的覆冰嚴(yán)重度函數(shù)表達(dá)式為：

其中，λ1為融冰門(mén)檻覆冰率［12］；λ2為緊急融冰覆冰率。

圖5 線路覆冰嚴(yán)重度函數(shù)Fig.5 Severity function of line icing

電網(wǎng)受冰災(zāi)天氣影響范圍大、影響程度不同，因此，覆冰線路常表現(xiàn)為區(qū)域性。當(dāng)某條線路進(jìn)行融冰時(shí)，其他未融冰線路的覆冰率仍隨冰災(zāi)天氣影響而持續(xù)增長(zhǎng)，假設(shè)某線路融冰時(shí)間為T(mén)小時(shí)，根據(jù)覆冰增長(zhǎng)預(yù)測(cè)模型，得到融冰T小時(shí)后未進(jìn)行融冰線路的覆冰率，為表征融冰T小時(shí)后電網(wǎng)的全局覆冰水平，定義系統(tǒng)覆冰度指標(biāo)為：

其中，ηl-T為T(mén)小時(shí)后線路l的覆冰率。

4 電網(wǎng)融冰序列策略

4.1 融冰決策指標(biāo)

為了最大限度保證電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行，降低系統(tǒng)安全運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，有效控制融冰期間系統(tǒng)覆冰惡化趨勢(shì)，本文從以下兩方面出發(fā)制定融冰決策指標(biāo)：

（1）考慮冰災(zāi)中覆冰線路故障對(duì)電網(wǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)水平的影響，風(fēng)險(xiǎn)越大的線路，危險(xiǎn)級(jí)別高，越應(yīng)該優(yōu)先進(jìn)行融冰；

（2）考慮線路融冰期間系統(tǒng)中其他線路覆冰增長(zhǎng)情況，系統(tǒng)覆冰度指標(biāo)越小的線路，該線路融冰后系統(tǒng)全局覆冰水平越低，融冰順序應(yīng)越靠前。

基于以上2個(gè)原則，將覆冰風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)與系統(tǒng)覆冰度指標(biāo)相結(jié)合，制定融冰決策指標(biāo)，選擇優(yōu)先融冰的線路。其表達(dá)式如下：

其中，α、β為決策指標(biāo)權(quán)重因子。

4.2 融冰序列決策方案

線路受冰災(zāi)天氣影響，其覆冰程度隨時(shí)間而逐漸惡化，導(dǎo)致系統(tǒng)安全運(yùn)行水平不斷降低，全局覆冰程度持續(xù)加深，因此，冰災(zāi)對(duì)電網(wǎng)的影響為漸進(jìn)累積的過(guò)程。考慮電網(wǎng)受冰災(zāi)影響的衍變過(guò)程，對(duì)線路覆冰增長(zhǎng)進(jìn)行預(yù)測(cè)，綜合考慮電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)及系統(tǒng)全局覆冰水平得到融冰決策指標(biāo)，進(jìn)而根據(jù)線路覆冰預(yù)測(cè)情況和融冰決策指標(biāo)確定優(yōu)先融冰線路，制定融冰序列決策方案。

根據(jù)覆冰率對(duì)線路進(jìn)行劃分，對(duì)線路融冰序列決策的具體規(guī)則如下。

（1）覆冰率大于λ1的線路，進(jìn)入覆冰預(yù)警狀態(tài)，形成融冰線路集。

（2）融冰線路集中，覆冰率大于λ2的線路，當(dāng)前覆冰情況嚴(yán)重，極易發(fā)生斷線故障，甚至導(dǎo)致倒塔、倒桿的事故，需要及時(shí)采取措施，優(yōu)先考慮對(duì)這些線路進(jìn)行融冰。此時(shí)線路進(jìn)入緊急融冰狀態(tài)，其覆冰嚴(yán)重程度成為影響融冰序列的主要因素，覆冰率越大，則融冰順序越靠前。

（3）融冰線路集中，覆冰率小于λ2的線路，融冰時(shí)應(yīng)該綜合考慮電網(wǎng)的安全運(yùn)行水平和覆冰發(fā)展情況，根據(jù)融冰決策指標(biāo)確定線路融冰先后順序，指標(biāo)越大的線路，融冰順序越靠前。

覆冰線路融冰序列決策流程圖如圖6所示。

5 仿真分析

5.1 概述

本文以圖7所示IEEE 30節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)為例，假設(shè)電網(wǎng)受冰災(zāi)天氣影響，部分線路出現(xiàn)覆冰情況。仿真過(guò)程中，參數(shù)設(shè)置如下：線路設(shè)計(jì)荷載值mˉ=10N/m，變差系數(shù)Cv=0.15，線路設(shè)計(jì)覆冰厚度Hn=10 mm，線路直徑根據(jù)型號(hào)確定；對(duì)覆冰線路采取融冰措施，假設(shè)線路融冰時(shí)間為T(mén)=2 h，融冰門(mén)檻覆冰率λ1=0.4，緊急融冰覆冰率λ2=0.7，決策指標(biāo)權(quán)重因子α=β=0.5。

圖7 IEEE 30節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)接線圖Fig.7 Wiring diagram of IEEE 30-bus system

本文線路實(shí)時(shí)覆冰厚度和氣象數(shù)據(jù)可以由監(jiān)測(cè)系統(tǒng)獲得，假設(shè)氣象預(yù)報(bào)某日10∶00—22∶00有持續(xù)12 h的冰凍氣象災(zāi)害，為分析方便，取該時(shí)段氣象因素的平均值，可得到10∶00電網(wǎng)覆冰情況及線路覆冰增速如表1所示。

表1 10∶00線路覆冰情況及覆冰增速Table 1 Line icing situation and growth rate at 10∶00

5.2 線路融冰序列決策

依照本文方法確定覆冰線路的融冰序列，首先根據(jù)電網(wǎng)當(dāng)前覆冰情況，篩選出覆冰率大于0.4的線路，得到融冰線路集為｛L2，L8，L10，L20｝。 此時(shí)線路 L10的覆冰率為0.8，其覆冰率超過(guò)0.7，進(jìn)入緊急融冰狀態(tài)。因此，確定第一條融冰線路為L(zhǎng)10，避免該線路因嚴(yán)重覆冰而發(fā)生故障。

在10∶00覆冰線路冰厚數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)覆冰增長(zhǎng)預(yù)測(cè)，計(jì)算覆冰線路不同時(shí)段的覆冰厚度。按照線路覆冰率和相應(yīng)的融冰決策指標(biāo)選擇優(yōu)先融冰的線路，其中12∶00—16∶00覆冰線路融冰排序結(jié)果如表2所示。

由表2可知，在線路L10進(jìn)行融冰2 h后，線路L1覆冰厚度達(dá)到融冰門(mén)檻，得到12∶00融冰線路集為｛L1，L2，L8，L20｝。 其中線路 L2在 12∶00 冰厚嚴(yán)重，線路承受的冰風(fēng)荷載較大，對(duì)應(yīng)的故障概率更大；并且L2故障后綜合嚴(yán)重度指標(biāo)較高，表明該線路在系統(tǒng)中起著重要作用，一旦發(fā)生故障極易引起支路潮流過(guò)載、節(jié)點(diǎn)電壓偏低及負(fù)荷損失的嚴(yán)重后果。由此得到L2的覆冰風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)靠前，表明L2危險(xiǎn)級(jí)別較高，故障后對(duì)電網(wǎng)安全運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)影響大，將其進(jìn)行融冰可降低系統(tǒng)的安全風(fēng)險(xiǎn)水平。同時(shí)，L2的系統(tǒng)覆冰度指標(biāo)低于其他線路，表明將其融冰后系統(tǒng)的全局覆冰水平最低。將以上2個(gè)指標(biāo)綜合考慮，得到L2的融冰決策指標(biāo)高于其他線路，因此將其確定為優(yōu)先融冰線路，可最大限度降低系統(tǒng)的安全運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，增強(qiáng)電網(wǎng)抵御冰災(zāi)的能力。

表2 12∶00 —16∶00 線路融冰排序結(jié)果Table 2 Line ice-melting sequence from 12∶00 to 16∶00

在表2的仿真結(jié)果中，16∶00線路L4和L8的覆冰風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)均靠前，但是線路L8的系統(tǒng)覆冰度指標(biāo)更大，表明在其融冰過(guò)程中系統(tǒng)全局覆冰水平較高。線路L4和L8的覆冰增長(zhǎng)曲線如圖8所示，假設(shè)將線路 L8先進(jìn)行融冰，在 16∶00—18∶00 融冰期間，線路L4覆冰增長(zhǎng)較快，18∶00覆冰厚度為6.976 mm，覆冰嚴(yán)重度達(dá)到0.992，導(dǎo)致系統(tǒng)覆冰度指標(biāo)較高。結(jié)合表2，16∶00將L4確定為優(yōu)先融冰的線路，可以降低系統(tǒng)全局覆冰水平，控制電網(wǎng)覆冰惡化程度。

圖8 線路L4和L8的覆冰增長(zhǎng)曲線Fig.8 Icing growth curves of L4and L8

在此次冰災(zāi)12 h中，根據(jù)本文方法制定的融冰序列為L(zhǎng)10-L2-L1-L4-L8-L20。冰凍災(zāi)害過(guò)后，系統(tǒng)中仍有線路需要進(jìn)行融冰來(lái)防止線路故障給對(duì)電網(wǎng)帶來(lái)的影響。各線路覆冰不再增長(zhǎng)，根據(jù)線路覆冰率和風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)進(jìn)行排序，融冰序列為L(zhǎng)7-L9-L24-L10，其中線路L10在冰凍天氣已經(jīng)進(jìn)行過(guò)融冰處理，但是因?yàn)槠渌幍貐^(qū)氣象條件的原因，需要進(jìn)行二次融冰處理。

6 結(jié)論

在大面積冰災(zāi)的情況下，電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行受到嚴(yán)重威脅。為防止線路因覆冰發(fā)生故障，需要提前制定線路融冰策略，及時(shí)開(kāi)展融冰工作。本文基于可靠度理論和風(fēng)險(xiǎn)理論構(gòu)建覆冰風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)，基于覆冰增長(zhǎng)模型構(gòu)建了系統(tǒng)覆冰度指標(biāo)，進(jìn)而建立了融冰決策指標(biāo)，幫助運(yùn)行人員全面把握電網(wǎng)運(yùn)行水平和冰情發(fā)展情況，在融冰過(guò)程中最大限度保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，降低系統(tǒng)安全風(fēng)險(xiǎn)水平，提高電網(wǎng)抗冰災(zāi)的能力。同時(shí)，提出了一套具體的融冰序列決策方法，該方法結(jié)合實(shí)際，考慮全面，可為融冰安排及相關(guān)方案的制定提供合理的參考。

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